Учёные пролили новый свет на эволюцию важного вида ос и считают, что полученные данные могут помочь повысить эффективность борьбы с вредителями естественными методами.
Доктор Ребекка Боултон из Университета Стерлинга впервые показала, что Lysiphlebus fabarum — крошечный вид ос — может размножаться как с партнёром, так и без него. Это открытие опровергает предыдущее предположение о том, что бесполые самки не могут спариваться и производить потомство половым путём.
Примечательно, что осы откладывают яйца в маленьких сосущих сок насекомых, называемых тлями, прежде чем личинки уничтожают хозяина изнутри. Это означает, что они являются естественными средствами контроля вредителей.
Известно, что у Lysiphlebus fabarum есть как половое, так и бесполое население, но до сих пор не было известно, могут ли бесполые самки размножаться половым путём с самцами. Это открытие открывает новые возможности для улучшения биологической борьбы с вредителями.
Многие виды паразитических ос массово разводят и выпускают в качестве естественной альтернативы пестицидам, поскольку они откладывают яйца на других видах, многие из которых являются вредителями, прежде чем развивающиеся личинки ос уничтожат хозяина, убивая его в процессе.
Бесполое размножение позволяет легко производить большое количество ос, но их необходимо адаптировать к местным вредителям и окружающей среде, чтобы они были эффективны. В настоящее время Lysiphlebus fabarum не используется в коммерческих целях, несмотря на то, что встречается по всему миру и естественным образом нацелена на тлей.
Понимание того, как размножается этот вид, может помочь повысить генетическое разнообразие у выращиваемых в коммерческих целях линий, делая будущих агентов биологической борьбы более устойчивыми и лучше адаптированными.
Доктор Боултон, преподаватель биологических наук и наук об окружающей среде на факультете естественных наук университета, возглавляла исследование. Она сказала: «С эволюционной точки зрения факультативный секс кажется идеальной стратегией — бесполое размножение высокоэффективно и избавляет от затрат на поиск партнёра, а также от риска не найти его».
«Но секс действительно важен для эволюции. Когда самки размножаются бесполым путём, они не смешивают свои гены с другими, что ограничивает потенциал для эволюции. Если окружающая среда изменится, бесполые виды могут оказаться неспособными адаптироваться так же, как это могут сделать особи, размножающиеся половым путём».
«Факультативный секс сочетает в себе эффективность бесполого размножения и эволюционные преимущества секса, поэтому его называют лучшим из обоих миров. Результаты моего исследования показывают, что факультативный секс может иметь скрытые издержки, поскольку снижает репродуктивный успех самок ос и может ограничивать частоту его встречаемости в природе».
«Осы, которых я изучала, являются важным естественным врагом тлей — в настоящее время их не разводят в коммерческих целях, но они встречаются по всему миру».
«Мои выводы могут быть использованы для разработки новых агентов биологической борьбы, которые можно будет использовать для борьбы с тлями по всему миру, используя их естественное репродуктивное поведение, чтобы гарантировать их адаптацию к хозяевам и окружающей среде, специфичным для разных регионов».
Доктор Боултон выращивала ос в установке с контролируемой средой (CEF) в университете и изначально планировала поместить бесполых и половых ос вместе, в условиях прямой конкуренции, чтобы увидеть, какие из них паразитируют на большем количестве тлей.
Однако на ранних этапах экспериментов она обнаружила, что самки бесполых ос ведут себя неожиданно и спариваются с самцами из половой популяции. Это привело к изменению стратегии, поскольку она начала более подробно фиксировать это поведение, прежде чем провести тестирование отцовства ос, чтобы выяснить, просто ли бесполые самки спариваются или действительно оплодотворяют яйца.
Как только было подтверждено, что бесполые осы вступают в факультативный секс, доктор Боултон провела эксперимент, в котором бесполые самки либо спаривались, либо нет, прежде чем изучить, насколько успешными были эти самки и их дочери в паразитировании на тлях.
Исследование включало размещение около 300 ос, каждая длиной около 1 мм, в собственном чашке Петри с колонией сосущих сок тлей и подсчёт количества паразитированных особей. Осы Lysiphlebus fabarum живут всего несколько дней, но две недели развиваются в виде личинок на своих хозяевах.
Весь эксперимент, который проводился на двух поколениях ос, занял шесть недель. По завершении доктор Боултон извлекла ДНК из ос и отправила её на тестирование отцовства. Когда результаты были получены, стало ясно, что бесполые осы, которые спаривались, в большинстве случаев размножались половым путём, поскольку у их потомства были фрагменты ДНК, которые были обнаружены только у отцов.
Исследование «Является ли факультативный секс лучшим из обоих миров у паразитоидной осы Lysiphlebus fabarum?» опубликовано в журнале Royal Society Open Science.